Question

20．如圖1為利用重物自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．
（1）在實(shí)驗(yàn)中，需直接測(cè)量的物理量是重錘下落的高度h，間接測(cè)量的物理量是重錘運(yùn)動(dòng)的速度v．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz，當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.80m/s²．實(shí)驗(yàn)選用重錘質(zhì)量為m=1kg，從所打紙帶中選擇一條合適的紙帶，如果確定O點(diǎn)是重錘開始下落的第1點(diǎn)，則此紙帶第1、2點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2mm．
（3）實(shí)驗(yàn)中重物增加的動(dòng)能往往小于（填“大于”、“等于”或“小于”）它所減少的勢(shì)能，產(chǎn)生這種情況的主要原因是存在摩擦阻力．
（4）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落的距離h，則以h為橫軸，$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，畫出的圖象應(yīng)是圖2中的哪個(gè)C．

Answer 1

分析 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量是否相等，結(jié)合原理確定直接測(cè)量的物理量和間接測(cè)量的物理量．
由于存在阻力，重力勢(shì)能的減小量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的增加量和內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．
由于要驗(yàn)證mgh=$\frac{1}{2}$mv²，故$\frac{1}{2}$v²=gh，圖象為傾斜的直線．

解答 解：（1）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)量的有：用刻度尺測(cè)量重錘下落的高度h，通過計(jì)算間接測(cè)量得到的有與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度v．
（2）根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}×9.8{×（0.02）}^{2}$≈2mm，可知，紙帶上的第1、2點(diǎn)距離應(yīng)接近2mm．
（3）由于下落的過程中，存在摩擦阻力，往往會(huì)導(dǎo)至增加的動(dòng)能小于減小的勢(shì)能．
（4）該實(shí)驗(yàn)原理為驗(yàn)證$\frac{1}{2}$mv²=mgh，即驗(yàn)證$\frac{1}{2}$v²=gh，以$\frac{1}{2}$v²為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是直線；
故選：C
故答案為：（1）重錘下落的高度h、重錘運(yùn)動(dòng)的速度v；
（2）2 mm；
（3）小于、存在摩擦阻力；
（4）C．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)的原理，要求同學(xué)們了解其實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的核心，根據(jù)原理作圖象、分析誤差、選擇器材、安排實(shí)驗(yàn)步驟等等．圖象往往從數(shù)學(xué)角度理解物理意義．